Question

7．“可燃冰”是蘊(yùn)藏于海底的一種潛在能源．它由盛有“甲烷、氦氣、氧氣、硫化氫”等分子的“水分子籠”構(gòu)成．
（1）水分子間通過氫鍵作用相互結(jié)合構(gòu)成水分子籠．N、O、S元素第一電離能由大到小的順序?yàn)镹＞O＞S（填元素符號）．
（2）從海底取得的“多金屬結(jié)核”樣本中含“鐵、錳、鉻”等多種金屬．
①基態(tài)個(gè)原子（Cr）的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹．
②金屬鐵的晶體在不同溫度下由兩種堆積方式，晶胞分別如圖1所示．在面心立方晶胞和體心立方晶胞中含有的Fe原子個(gè)數(shù)之比為2：1；已知，鐵原子的半徑為12.7×10^-9cm，請計(jì)算金屬鐵的面心立方晶胞的晶體密度為8.0g/cm³（結(jié)果保留一位小數(shù)）．

（3）膽礬CuSO₄•5H₂O可寫成[Cu（H₂O）₄]SO₄•H₂O，圖2是[Cu（H₂O）₄]SO₄•H₂O的結(jié)構(gòu)示意圖．
①寫出基態(tài)Cu²⁺的核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹．
②膽礬晶體中不存在的作用力類型有cf（填序號）．
a．離子鍵    b．極性鍵    c．金屬鍵      d．配位鍵    e．氫鍵      f．非極性鍵．

Answer 1

分析 （1）水分子間通過氫鍵作用相互結(jié)合構(gòu)成水分子籠；
同主族自上而下第一電離能減小，N元素原子2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
（2）①Cr原子核外電子數(shù)為24，根據(jù)能量最低原理與洪特規(guī)則特例書寫核外電子排布式；
②根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Fe原子數(shù)目，進(jìn)而計(jì)算面心立方晶胞和體心立方晶胞中含有的Fe原子個(gè)數(shù)之比；
計(jì)算晶胞質(zhì)量，鐵原子的半徑為127×10^-9cm，則晶胞棱長為127×10^-9cm×4×$\frac{\sqrt{2}}{2}$，進(jìn)而計(jì)算晶胞體積，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶胞密度；
（3）①Cu原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，4s、3d能級各失去1個(gè)電子形成Cu²⁺；
②根據(jù)膽礬晶體的結(jié)構(gòu)可知，銅離子與水分子之間形成配位鍵、水分子與水分子、硫酸根離子之間形成氫鍵、硫酸根離子與配離子之間形成離子鍵，硫酸根與水中含有極性鍵．

解答 解：（1）水分子間通過氫鍵作用相互結(jié)合構(gòu)成水分子籠；
同主族自上而下第一電離能減小，N元素原子2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故第一電離能：N＞O＞S，
故答案為：氫鍵；N＞O＞S；
（2）①Cr原子核外電子數(shù)為24，根據(jù)能量最低原理、洪特規(guī)則特例，其核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；
②面心立方晶胞中Fe原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，體心立方晶胞中含有的Fe原子數(shù)為1+8×$\frac{1}{8}$=2，故面心立方晶胞和體心立方晶胞中含有的Fe原子個(gè)數(shù)之比為4：2=2：1；
面心立方密晶胞質(zhì)量為4×$\frac{56}{6.02×1{0}^{23}}$g，鐵原子的半徑為127×10^-9cm，則晶胞棱長為127×10^-9cm×4×$\frac{\sqrt{2}}{2}$，則晶胞密度=4×$\frac{56}{6.02×1{0}^{23}}$g÷（12.7×10^-9cm×4×$\frac{\sqrt{2}}{2}$）³=8.0g/cm³，
故答案為：2：1；8.0g/cm³；
（3）①Cu原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，4s、3d能級各失去1個(gè)電子形成Cu²⁺，基態(tài)Cu²⁺的核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹；
②根據(jù)膽礬晶體的結(jié)構(gòu)可知，銅離子與水分子之間形成配位鍵、水分子與水分子、硫酸根離子之間形成氫鍵、硫酸根離子與配離子之間形成離子鍵，硫酸根與水中含有極性鍵，膽礬晶體中不存在的作用力類型有：金屬鍵、非極性鍵，
故選：cf．

點(diǎn)評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及電離能、核外電子排布、晶胞計(jì)算、氫鍵、配合物等，（2）中晶體密度計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)，關(guān)鍵是計(jì)算晶胞體積，難度中等．